Thermonatrit

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz , Nils Mainusch
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Thermonatrit
Mineralogische Salzbezeichnung	Thermonatrit
Chemische Bezeichnung	Natriumcarbonathydrat
Trivialname	Natriumcarbonat
Chemische Formel	Na2CO3•H2O
Hydratformen	Natrit (Na2CO3) Natriumcarbonatheptahydrat (Na2CO3•7H2O) Natriumcarbonatdecahydrat - Natron(Na2CO3•10H2O)
Kristallsystem	orthorhombisch
Deliqueszenzfeuchte 20°C	71% (35°C)
Löslichkeit(g/l) bei 20°C	330 g/l
Dichte (g/cm³)	2,250 g/cm3
Molares Volumen	55,11 cm3/mol
Molare Masse	124,00 g/mol
Transparenz	durchsichtig bis durchscheinend
Spaltbarkeit	undeutlich
Kristallhabitus
Zwillingsbildung
Phasenübergang
Chemisches Verhalten
Bemerkungen	in wässriger Lösung alkalisch, pH ≈ 12
Kristalloptik
Brechungsindices	nx = 1,420 ny= 1,509 nz = 1,525
Doppelbrechung	Δ = 0,105
Optische Orientierung	zweiachsig negativ
Pleochroismus
Dispersion
Verwendete Literatur
[Lide:1995]Titel: CRC Handbook of Chemistry and Physics Autor / Verfasser: Lide D.R.

Allgemeines

Die allgemeinen Angaben zu Umwandlungsreaktionen, Hyradtationsdrücken, Vorkommen sind bei Natriumcarbonate - Natrit zu finden.

Hygroskopizität

Die Abschätzung der Hygroskopizität von in situ vorliegenden Natriumcarbonaten ist schwierig, da die Lage des Sorptionspunktes und des Sättigungswertes unter dem Einfluss von lokalen Begebenheiten (Fremdionen, vorliegende Hydratstufen, Temperaturverhältnisse) sehr stark variiert. Nachstehend finden sich Angaben der Deliqueszenzfeuchte von Thermonatrit und Natrit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur (vgl. Tabelle Gleichgewichtsfeuchte in Abhängigkeit von Temperatur):

Tabelle 1: Deliqueszenzfeuchte von Thermonatrit

35°C

71,0% r.F.

Tabelle 2: Deliqueszenzfeuchte von Natrit [nach Arnold/Zehnder, 1991]

15°C	20°C	25°C	30°C
96,5% r.F.	97,9% r.F.	88,2% r.F.	83,2% r.F.

Analytischer Nachweis

Die Identifikation von Thermonatrit und Natrit kann vor Ort durch einfache Lösungsversuche und die pH-Wertmessung beginnen: Nach Bläuer Böhm ist Natrit das einzige bisher bekannte Ausblühsalz, welches mit einem pH-Wert deutlich über 8 sowohl alkalisch ist als auch die Eigenschaft aufweist, sich bei leichter Erwärmung im eigenen Kristallwasser zu lösen. Analog weist am Objekt vorliegendes Thermonatrit einen deutlich im alkalischen Bereich liegenden pH-Wert auf. Das Lösungsverhalten in Wasser ist gut. In wasserfreiem Ethanol ist Thermonatrit nicht löslich.

Mikroskopie

Laboruntersuchung:

Durch mikroskopische Beobachtungen des Lösungsverhaltens sind die gute Wasserlöslichkeit und Ethanolunlöslichkeit zu überprüfen. Thermonatrit und Natrit
besitzen eine deutliche Tendenz zur Ausbildung nadeliger und/oder dendritischer Kristallformen bei der Rekristallisation. Sofern Gips im Probematerial vorliegt, kommt es zum raschen Ausfall von Calciumcarbonat, was sich in Form eines weißlichen Niederschlages darstellt.

Brechungsindizes:  n_x = 1.420;  n_y = 1.509; n_z = 1,525;
Doppelbrechung:    Δ  = max. 0,105
Kristallklasse:          orthorhombisch

Polarisationsmikroskopische Untersuchung:

In Abhängigkeit von den vorliegenden Luftfeuchte- und Temperaturbedingungen verändern Kristalle des Ausgangsprobematerials und des rekristallisierten Präparates ihren Kristallwassergehalt. An trockener Luft (mit r.F. < ca. 60%) wird nach kurzer Zeit vorwiegend Thermonatrit vorliegen.
Die Zuweisung der Brechungsindizes von Thermonatrit erfolgt entsprechend der Immersionsmethode. Einzelpartikel, die in Standard-Immersionsöl mit einem Brechungsindex n_D = 1,518 eingebettet werden, zeigen bei der Rotation in polarisiertem Durchlicht einen starken Wechsel [Blaeuer-Boehm:1994]Titel: Salzuntersuchungen an Baudenkmälern
Autor / Verfasser: Bläuer-Böhm, Christine
, a.a.O., S. 86 ff. im Relief. Aufgrund der hohen Doppelbrechung weisen Thermonatritkristalle lebhafte Interferenzfarben auf. Hierin liegt ein klares Unterscheidungsmerkmal zu Natrit, welches eine deutlich geringe maximale Doppelbrechung besitzt.
Thermonatrit wird in das System der orthorhombischen Kristalle eingeordnet. Damit verbunden ist das Auftreten paralleler und/oder symmetrischer Auslöschung. Voluminösere Kristallnadeln löschen in der Regel vollständig aus. Die Auslöschung tritt "scharf" ein.

Verwechslungsmöglichkeiten:

Thermonatrit ist eindeutig zuweisbar, wenn folgende Untersuchungskriterien geklärt sind:

• hoher pH-Wert
• gute Wasserlöslichkeit
  
• charakteristischer Habitus
• alle Brechungsindizes unter n_D=1,53
• hohe Doppelbrechung
• parallele/symmetrische Auslöschung
  

Tabelle 3: Salzphasen, die teils gleiche Eigenschaften aufweisen und möglicherweise zu verwechseln wären

Salzphase	Unterscheidungsmerkmale zu Thermonatrit
Nesquehonit MgCO3 •  3H2O;	schwer wasserlöslich / schiefe Auslöschung
Lansfordit MgCO3 • 5H2O	schwer wasserlöslich / schiefe Auslöschung / niedrige Doppelbrechung
Trona Na3H(CO3)2 • 2H2O	zumeist ein beobachtbarer Index > 1,53 / schiefe Auslöschung
Pottasche K2CO3	zumeist ein beobachtbarer Index > 1,53 / schiefe Auslöschung / stark hygroskopisch

Literatur

[Blaeuer-Boehm:1994]	Bläuer-Böhm, Christine (1994): Salzuntersuchungen an Baudenkmälern. In: Zeitschrift für Kunsttechnologie und Konservierung, 8 (1), 86-103
[Lide:1995]	Lide D.R. (Hrsg.) Lide D.R. (1995): CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press

Die Deliqueszenzfeuchte beschreibt die Höhe der relativen Luftfeuchte, oberhalb der z. B. ein Salz Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und in Lösung geht.

relative Luftfeuche